عضویت 
ورود اعضا
راهنمای خرید
انتخاب حسگر دمای مناسب
دما احتمالا به عنوان مهمترین کمیت فیزیکی اندازه گیری شده در صنعت می باشد، این پارامتر در بسیاری از فرآیندها به عنوان پارامتر ضروری به حساب می آید. حسگر دما، اطلاعات دمایی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند، که این سیگنال می تواند توسط یک ابزار اندازه گیری، نمایشگر یا اتوماسیون استفاده شود.
در میان تکنولوژی های مختلفی که در مورد سنسور دما وجود دارد دو نوع کاملا متفاوتی وجود دارد :
- سنسورهای تماسی، که اکثریت سنسورهای دمایی را تشکیل می دهد و دارای یک عنصر حساسیت است که در نقطه تماس در بین سنسور و دمایی که قرار است اندازه گیری شود، واقع شده است.
- سنسورهای غیرتماسی برای اندازه گیری دمای سطح به صورت از راه دور از تکنولوژی فروسرخ (مادون قرمز) استفاده می کند.
چگونه یک سنسور دما را رانتخاب نماییم ؟
برای اینکه بهترین حسگر دمایی را انتخاب کنید، باید سوالات زیر را از خودتان بپرسید:
آیا باید حسگر تماسی یا مادون قرمز انتخاب کنم؟ حسگرهای تماسی به شکل های مختلفی وجود دارند، حسگرهایی هستند که برای اندازه گیری دمای سطح یا برای اندازه گیری دماهای داخل جسم مناسب هستند. در هر نمونه ای، کیفیت تماس بین سنسور و چیزی که قرار است اندازه گیری شود، ضروری است.
سنسورهای مادون قرمز تنها دمای سطح هدف مد نظر را اندازه گیری می کنند. حتی اگر نیازی به تماس با سطح مد نظر نداشته باشند، باید به ماهیت اتمسفر بین سنسور و هدف توجه کنید، زیرا که بر روی اندازه گیری تاثیر می گذارد.
در مورد حسگرهای تماسی، از چه فناوری باید استفاده شود؟
چندین گزینه و انتخاب مختلف وجود دارد: ترموکوپل ها، سنسورهای مقاومتی و غیره. از بین این فناوری ها نمی توان گفت که کدام یکی از دیگری بهتر است. هر کدام از آن ها، مزایا و معایب خاص به خود را دارد:
| ترمیستور | حسگرهای مقاومتی دما | ترموکوپل | معیار |
| * | *** | * | دقت |
| * | *** | ** | خطی بودن |
| *** | ** | * | حساسیت |
| ** | * | *** | هزینه |
اگر مبنا اندازه گیری اختلاف دما میباشد، زمان پاسخ گویی سنسور از عوامل مهمی است که باید در نظر گرفته شود، ترموکوپل نسبت به RTD زمان پاسخگویی سریعتری دارد.
در زمان انتخاب سنسور، همانطور که فناوری در نظر گرفته می شود، محدوده ی دمایی مورد نیاز برای اندازه گیری هم دارای اهمیت زیادی میباشد. ترموکوپل ها و سنسورهای مقاومتی دما بر اساس موادی که عنصر حساسیت آن ها بر اساس آن ساخته شده و محدوده ی اندازه گیری متفاوت، طبقه بندی می شوند.
چرا سنسور دمایی ترموکوپل انتخاب می شود؟
حسگر ترموکوپل مبتنی بر اثر سیبک (تبدیل گرما به انرژی الکتریکی) است، این حسگر از دو سیم فلزی متفاوت تشکیل شده است، که با همدیگر در یک نقطه ی انتهایی جوش داده شده اند، که به آن جوش داغ می گویند. با اتصال دو انتهای باقیمانده که به آن جوش های مرجع گفته می شود به یک ولت متر، در زمانی که دمای جوش داغ با جوش های مرجع متفاوت باشد، ولتاژ الکتریکی اندازه گیری می شود.
براساس جفت های فلزی مختلف، ترموکوپل های مختلفی وجود دارد. هر جفت فلزی، محدوده اندازه گیری مختلفی دارد:
| نوع | ساختار | محدوده دمایی |
| T | مس / کنستانتن | 250- درجه سانتی گراد تا 400 درجه سانتی گراد |
| J | آهن / کنستانتن | 180- درجه سانتی گراد تا 750 سانتی گراد |
| E | کروم / کنستانتن | 40- درجه سانتی گراد تا 900 درجه سانتی گراد |
| K | آلیاژی از نیکل و کرم / آلیاژی از آهن نیکل و کرم | 180- درجه سانتی گراد تا 1200 درجه سانتی گراد |
| S | پلاتین – ردیوم (10 درصد) / پلاتین | صفر درجه سانتی گراد تا 1700 درجه سانتی گراد |
| R | پلاتین – ردیوم (13 درصد) / پلاتین | صفر درجه سانتی گراد تا 1700 درجه سانتی گراد |
| B | پلاتین – ردیوم (30 درصد) / پلاتین – ردیوم (6 درصد) | صفر درجه سانتی گراد تا 1800 درجه سانتی گراد |
| N | نیکروسیل / نیسیل | 270- درجه سانتی گراد تا 1280 درجه سانتی گراد |
| G | تنگستن / تنگستن – رنیوم (26 درصد) | صفر درجه سانتی گراد تا 2600 درجه سانتی گراد |
| C | تنگستن – رنیوم (5 درصد) / تنگستن / رنیوم (26 درصد) | 20 درجه سانتی گراد تا 2300 درجه سانتی گراد |
| D | تنگستن – رنیوم (3 درصد) / تنگستن / رنیوم (25 درصد) | صفر درجه سانتی گراد تا 2600 درجه سانتی گراد |
استفاده از یک نوع ترموکوپل نسبت به دیگری به محدوده ی دمایی که ترموکوپل قرار است در آن کار کند و همچنین نوع محیط بستگی دارد.
E: برای محیط ها و اتمسفرهای دائم اکسیدکننده یا بی اثر توصیه می شوند.
J: برای فضای خلا، اتسمفر کم یا بی اثر مناسب هستند.
K: برای اتمسفرهایاکسید کننده دائم یا خنثی مناسب هستند.
N: در مواردی استفاده می شوند، که عناصر نوع K از نظر طول عمر مشکلاتی دارند.
T: در اتمسفرهای کاهش یا بی اثر و اکسیداسیون و همچنین در خلا می توانند استفاده شوند. در اتمسفرهای مرطوب دچار زنگ زدگی نمی شوند.
R & S: برای اتمسفرهای بالا توصیه می شوند. باید در یک لوله محفظه ای غیرفلزی با عایق های سرامیکی نگه داری شوند. از نوع R در صنعت و از نوع S در آزمایشگاه ها استفاده می شود.
B: همانند R&S هستند اما قادر است که دماهای بیشتر را اندازه گیری کند.
مزایا:
- مقاومت و پایداری در دماهای بالا
- تعداد گزینه های زیاد از نظر قطر و ابعاد
- اندازه گیری در پایان جوش داغ
- زمان پاسخگویی خیلی کوتاه
- مقرون به صرفه
معایب:
- دقت کمتر در فناوری های دیگر
- نیاز به سیم گران، جبران اتصال سرما
- سیگنال الکتریکی ضعیف
چرا سنسور مقاومتی دما انتخاب می شود؟
سنسور مقاومتی دما اغلب RTD نامیده می شود و یک سنسور تماسی است. براساس دما، از اختلاف مقاومت های فلزی (پلاتین، مس، نیکل یا تنگستن) استفاده می کند. این نوع از سنسور، از فلزهای مختلفی استفاده می کند که محدوده اندازه گیری متفاوتی را ارائه می دهد.
پلاتین: - 200 درجه سانتی گراد تا 600 درجه سانتی گراد
مس: - 190 درجه سانتی گراد تا 150 درجه سانتی گراد
نیکل: - 60 درجه سانتی گراد تا 180 درجه سانتی گراد
تنگستن: - 100 درجه سانتی گراد تا 1400 درجه سانتی گراد
پلاتین، رایج ترین فلزی است که برای سنسورهای مقاومتی دما استفاده می شود، زیرا که این فلز محدوده اندازه گیری جالبی را ارائه می دهد. این نوع فلز به عنوان پلاتین سنسور مقاومتی دما شناخته می شود. معروف ترین نوع این فلز Pt100 (با مقاومت 100 اهم در صفر درجه سانتی گراد) و pt1000 (با مقاومت 1000 اهم در صفر درجه سانتی گراد) می باشند. Pt1000 نسبت به Pt100 دقت بهتری را ارائه می دهد و همچنین برای طول سیم های بلند ، مقاومت و تحمل بیشتری را از خود نشان می دهد.
در مقابل ترموکوپل، سنسورهای مقاومتی دقت بهتر و واکنش خطی بیشتری را ارائه می دهند. در اندازه گیری ثابت هستند و محدوده ی دمایی گسترده ای دارند. با این حال، زمان پاسخگویی بیشتر و حساسیت کمتری دارند.
چرا سنسور دمای ترمیستور انتخاب می شود؟
سنسورهای دمایی ترمیستور، نوع دیگری از سنسور مقاومتی است، از انواع گوناگونی از اکسیدهای فلزی مقاومتی در برابر هوا استفاده می کنند.
دو نوع سنسور ترمیستور وجود دارد:
NTCs (ضریب دمایی منفی) که به طور کلی تغییر مقاومت منفی منظم دارند و PTCs (ضریب دمایی مثبت) که تغییر مقاومت مثبت ناگهانی برای یک بازه ی دمایی محدودی را نشان می دهند.
ترمیستور زمان پاسخگویی سریعتری دارد و ارزان قیمت هستند، اما بسیار شکننده هستند و نسبت به دیگر تکنولوژی سنسورها محدوده ی اندازه گیری محدودتری دارند.
چرا سنسور دمای مادون قرمز انتخاب می شود؟
سنسور دمای مادون قرمز، مقدار تابش سطح در محدوده ی فروسرخ که از دمای سطح به دست آمده است را اندازه گیری می کند. مزیت اصلی این نوع از سنسور این است که بدون هیچ گونه تماس فیزیکی با سطح هدف و از راه دور کار می کند.
زمان پاسخگویی در این سنسورها خیلی زیاد است و برخلاف سنسورهای تماسی نیازی نیست که یک تعادل حرارتی ( دمای یکسان) ایجاد کنید. به این ترتیب، این سنسورها می توانند اشیاء درحال حرکت را اندازه گیری کنند، برای مثال در یک خط تولید، اشیایی که در داخل کوره هستند و دستیابی به آن ها سخت است اندازه گیری میشوند.
به عبارت دیگر، آن ها تنها می توانند دمای سطح هدف را اندازه گیری کنند و اندازه گیری می تواند براساس شرایط سطح هدف (گرد و غبار، زنگ زدگی و غیره)، تمیزی لنزهای سنسور (گرد و غبار) و محیط بین سنسور و هدف (گرد و غبار، رطوبت، احتراق گاز و غیره) تحت تاثیر قرار بگیرد.
چرا سنسور دمایی ترموکوپل انتخاب می شود؟
حسگر ترموکوپل مبتنی بر اثر سیبک (تبدیل گرما به انرژی الکتریکی) است، این حسگر از دو سیم فلزی متفاوت تشکیل شده است، که با همدیگر در یک نقطه ی انتهایی جوش داده شده اند، که به آن جوش داغ می گویند. با اتصال دو انتهای باقیمانده که به آن جوش های مرجع گفته می شود به یک ولت متر، در زمانی که دمای جوش داغ با جوش های مرجع متفاوت باشد، ولتاژ الکتریکی اندازه گیری می شود.
براساس جفت های فلزی مختلف، ترموکوپل های مختلفی وجود دارد. هر جفت فلزی، محدوده اندازه گیری مختلفی دارد:
| نوع | ساختار | محدوده دمایی |
| T | مس / کنستانتن | 250- درجه سانتی گراد تا 400 درجه سانتی گراد |
| J | آهن / کنستانتن | 180- درجه سانتی گراد تا 750 سانتی گراد |
| E | کروم / کنستانتن | 40- درجه سانتی گراد تا 900 درجه سانتی گراد |
| K | آلیاژی از نیکل و کرم / آلیاژی از آهن نیکل و کرم | 180- درجه سانتی گراد تا 1200 درجه سانتی گراد |
| S | پلاتین – ردیوم (10 درصد) / پلاتین | صفر درجه سانتی گراد تا 1700 درجه سانتی گراد |
| R | پلاتین – ردیوم (13 درصد) / پلاتین | صفر درجه سانتی گراد تا 1700 درجه سانتی گراد |
| B | پلاتین – ردیوم (30 درصد) / پلاتین – ردیوم (6 درصد) | صفر درجه سانتی گراد تا 1800 درجه سانتی گراد |
| N | نیکروسیل / نیسیل | 270- درجه سانتی گراد تا 1280 درجه سانتی گراد |
| G | تنگستن / تنگستن – رنیوم (26 درصد) | صفر درجه سانتی گراد تا 2600 درجه سانتی گراد |
| C | تنگستن – رنیوم (5 درصد) / تنگستن / رنیوم (26 درصد) | 20 درجه سانتی گراد تا 2300 درجه سانتی گراد |
| D | تنگستن – رنیوم (3 درصد) / تنگستن / رنیوم (25 درصد) | صفر درجه سانتی گراد تا 2600 درجه سانتی گراد |
استفاده از یک نوع ترموکوپل نسبت به دیگری به محدوده ی دمایی که ترموکوپل قرار است در آن کار کند و همچنین نوع محیط بستگی دارد.
E: برای محیط ها و اتمسفرهای دائم اکسیدکننده یا بی اثر توصیه می شوند.
J: برای فضای خلا، اتسمفر کم یا بی اثر مناسب هستند.
K: برای اتمسفرهایاکسید کننده دائم یا خنثی مناسب هستند.
N: در مواردی استفاده می شوند، که عناصر نوع K از نظر طول عمر مشکلاتی دارند.
T: در اتمسفرهای کاهش یا بی اثر و اکسیداسیون و همچنین در خلا می توانند استفاده شوند. در اتمسفرهای مرطوب دچار زنگ زدگی نمی شوند.
R & S: برای اتمسفرهای بالا توصیه می شوند. باید در یک لوله محفظه ای غیرفلزی با عایق های سرامیکی نگه داری شوند. از نوع R در صنعت و از نوع S در آزمایشگاه ها استفاده می شود.
B: همانند R&S هستند اما قادر است که دماهای بیشتر را اندازه گیری کند.
مزایا:
- مقاومت و پایداری در دماهای بالا
- تعداد گزینه های زیاد از نظر قطر و ابعاد
- اندازه گیری در پایان جوش داغ
- زمان پاسخگویی خیلی کوتاه
- مقرون به صرفه
معایب:
- دقت کمتر در فناوری های دیگر
- نیاز به سیم گران، جبران اتصال سرما
- سیگنال الکتریکی ضعیف
